Atšķirība starp lantanīdiem un aktinīdiem

Elementi tiek grupēti blokos un kolonnās atkarībā no to ķīmiskajām īpašībām. Elementus ar līdzīgu ķīmisko sastāvu un īpašībām ievieto tuvākās kolonnās vai līdzīgos blokos. F bloks, kas atrodas elementu periodiskās tabulas apakšējā daļā, sastāv no lantanīdiem un aktinīdiem. Šiem elementiem kopīgais ir daļēji aizpildīts vai pilnībā aizņemts apvalks. Tos sauc par “iekšējās pārejas sēriju”.

Lantanīdi

Johans Galodins atklāja lantanīdus 1794. gadā, kad viņš pētīja melno minerālu, ko sauc par galodonītu. Lantanīdi sastāv no elementiem starp bāriju līdz hafniju un parasti tiek apzīmēti kā “retzemju metāli”. Šie metāli ir sudrabaini balti un bagātīgi sastopami zemes garozā. Vieglākie ir bagātīgāki. Lielāko daļu lantanīdu rezervju var atrast Ķīnā, un tās iegūst jonu rūdas no Ķīnas dienvidu provincēm. Galvenie avoti ir bastnasīts (Ln FCO3), monazīts (Ln, Th) PO4 un ksenotīms (Y, Ln) PO4. Pēc ekstrakcijas galvenajiem avotiem lantanīdus no citiem piemaisījumiem atdala ar ķīmisku atdalīšanu, frakcionētu kristalizāciju, jonu apmaiņas metodēm un ekstrahējot ar šķīdinātāju. Komerciāli tos izmanto supravadītāju, automašīnu detaļu un magnētu ražošanai. Parasti tie nav toksiski, un cilvēka ķermenis tos pilnībā neuzsūc.

Elektroniskā konfigurācija

Parasti lantanīdi ir trīsvērtīgi, ar dažiem izņēmumiem. 4f elektroni atrodas ārējos trīsvērtīgajos elektronos. Stabilās struktūras dēļ, kad savienojums ir izveidojies, tas nepiedalās ķīmiskajā savienošanā, padarot tā atdalīšanas procesu sarežģītu. 4f elektronu konfigurācija nodrošina lantanīda elementu magnētisko un optisko izturēšanos. Tas ir iemesls, kāpēc to var izmantot katodstaru lampās. Citas lantanīdu valences konfigurācijas ir četrvērtīgas un divvērtīgas konfigurācijas. Četrvērtīgie lantanīdi ir cerijs, prazeodīms un terbijs. Divvērtīgie lantanīdi ir samārijs, europijs un iterbijs.

Ķīmiskās īpašības

Lantanīdi tiek diferencēti pēc tā, kā tie oksidācijas procesā reaģē ar gaisu. Smagie lantanīdi, piemēram, gadolīnijs, skandijs un itrijs, reaģē lēnāk nekā vieglāki lantanīdi. Pastāv strukturāla atšķirība ar oksīda produktu, kas veidojas no lantanīdiem. Smagie lantanīdi veido kubisko modifikāciju, vidējie lantanīdi veido monoklinisko fāzi un vieglie lantanīdi sešstūra oksīda struktūrai. Tāpēc vieglie lantanīdi jāuzglabā inerto gāzu atmosfērā, lai novērstu to ātru oksidēšanu.

Komplekss veidojums

Lantanīdu joniem ir lielas lādiņas, kas it kā veicina kompleksu veidošanos. Tomēr atsevišķiem joniem ir liels izmērs, salīdzinot ar citiem pārejas metāliem. Tādēļ tie viegli neveido kompleksus. Ūdens šķīdumos ūdens ir spēcīgāks ligands nekā amīns; līdz ar to kompleksi ar amīniem neveidojas. Daži stabili kompleksi var veidoties ar CO, CN un organometālu grupu. Katra kompleksa stabilitāte ir netieši proporcionāla lantanīda jonu jonu rādiusam.

Aktinīdi

Aktinīdi ir radioaktīvi ķīmiski elementi, kas aizņem elementu periodiskās tabulas f bloku. Šajā grupā ir 15 elementi, sākot no aktīnija līdz likumrencijam (atoma numurs 89-103). Lielākā daļa šo elementu ir cilvēku radīti. Radioaktivitātes dēļ šīs grupas populārie elementi, urāns un plutonijs tika izmantoti sprādzienbīstamām kaujām kā atomieroči. Tās ir toksiskas ķīmiskas vielas, kas izstaro starus, kas rada vēzi un audu iznīcināšanu. Pēc absorbcijas tie migrē uz kaulu smadzenēm un traucē smadzeņu darbību, lai ražotu asinis. Radioaktivitātes dēļ to elektroniskie līmeņi ir mazāk saprotami nekā lantanīdi.

Ķīmiskās īpašības

Aktinīdiem ir vairāki oksidācijas stāvokļi. Trīsvērtīgie aktinīdi ir aktīnijs, urīns caur einšteinu. Tie ir kristālveidīgi un līdzīgi lantanīdiem. Četrvērtīgie aktinīdi ir torijs, protaktinijs, urāns, neptūns, plutonijs un berkelijs. Tie, atšķirībā no lantanīdiem, brīvi reaģē ūdens šķīdumos. Salīdzinot ar lantanīdiem, aktinīdiem ir pentavalenti, sešvērtīgi un heptavalenti oksidācijas stāvokļi. Tas ļauj veidot augstākus oksidācijas stāvokļus, noņemot perifēriski novietotus elektronus 5f konfigurācijā.

Komplekss veidojums

Aktinīdi ir ļoti radioaktīvi un tiem ir izteikta tieksme veidot sarežģītas reakcijas. Nestabilo izotopu dēļ daži aktinīdi dabiski veidojas radioaktīvās sabrukšanas rezultātā. Tie ir aktinijs, torijs, protaktinijs un urāns. Šajos pūšanas procesos toksiski stari. Aktinīdi spēj kodoldalīties, atbrīvojot lielu enerģijas daudzumu un papildus neitronus. Šī kodolreakcija ir būtiska, veidojot sarežģītas kodolreakcijas. Aktinīdi ir viegli oksidējami. Saskaroties ar gaisu, tie aizdegas, padarot tos par efektīviem sprāgstvielām.

Kopsavilkums

Lantanīdi un aktinīdi atrodas tuvu periodisko elementu tabulā. Tie abi ir iekšējie pārejas metāli, kuriem ir būtiskas atšķirības. Lantanīdi piepilda 4f orbitāles un parasti nav toksiski cilvēkiem. Aktinīdi, no otras puses, aizpilda 5f orbitāles un ir ļoti toksiski, izraisot dažādas slimības, ja nejauši tos patērē. Aktinīdiem ir dažādi oksidācijas stāvokļi, sākot no divvērtīgiem līdz heptavalentiem oksidācijas stāvokļiem. Tie viegli oksidējas un aizdegas, padarot tos par efektīviem elementiem, veidojot atombumbas. No otras puses, lantanīdus komerciāli izmanto automašīnu detaļu, supravadītāju un magnētu ražošanā. Aktinīdi ir ļoti radioaktīvi un palielina tieksmi iziet sarežģītas reakcijas. Turpretī lantanīdiem ir stabila elektroniskā konfigurācija un tie viegli neveic sarežģītas reakcijas.